Zawieszenie hydropneumatyczne – co to jest i jak działa?
Jednym z najbardziej komfortowych rozwiązań, jakie wymyślili inżynierowie, jest zawieszenie hydropneumatyczne. Jak działa i jak jest zbudowane?
Kiedy mówisz zawieszenie hydropneumatyczne, od razu myślisz Citroen. To przede wszystkim auta francuskiej firmy wykorzystywały tego rodzaju zawieszenie, obok tak luksusowych marek, jak Rolls Royce, nielicznych modelów Maserati i bardziej licznych modeli Mercedesa (np. W116 450 SEL i W126 500 SEL).
Kilka lat temu Citroen poinformował, że ostatnim modelem, wykorzystującym zawieszenie hydropneumatyczne, będzie Citroen C5 II. Produkowano go w Europie do 2017 roku (w Chinach do 2021 roku). Następca C5 II, SUV o nazwie Citroen C5 Aircross, wykorzystuje zmodyfikowane amortyzatory z podwójnym, hydraulicznym systemem ograniczników.
Zawieszenie hydropneumatyczne – za co jest cenione?
Zawieszenie hydropneumatyczne zadebiutowało w 1955 roku w Citroenie DS I (zastosowano je wcześniej w innym modelu, ale tylko na jednej osi). Samochód z zawieszeniem hydropneumatycznym „zachowywał się” w specyficzny sposób. Po uruchomieniu silnika automatycznie zwiększał się jego prześwit. Po wyłączeniu silnika auto obniżało się.
Zawieszenie hydropneumatyczne miało szereg zalet. Za co je ceniono?
• Za bardzo dobre amortyzowanie nierówności drogi, nawet tych większych.
• Za stałe utrzymywanie prześwitu, bez względu na obciążenie samochodu (oczywiście, obciążenie do wartości dopuszczalnych przez producenta pojazdu).
• Za automatyczne dostosowywanie się do parametrów jazdy. Przy niższych prędkościach zawieszenie hydropneumatyczne zwiększało prześwit i maksymalnie tłumiło nierówności, zapewniając komfortową jazdę. Przy wyższych prędkościach (szosowych – autostradowych) - zmniejszało prześwit i usztywniało swoją pracę.
Zawieszenie Hydroactive III, stosowane w samochodach Citroen od 2000 roku dostosowywało się do dwóch ustawień:
• Podczas jazdy z prędkością powyżej 110 km/h (tak zwana prędkość autostradowa), prześwit obniżał się o 15 milimetrów.
• Podczas jazdy po drogach gorszej jakości, prześwit zwiększał się automatycznie o 13 milimetrów.
W ostatnich wersjach zawieszenia hydropneumatycznego Hydroactive zastosowano możliwość dostosowywania parametrów pracy zawieszenia do stylu jazdy kierowcy. Ta wersja była wyposażona w więcej sterowników i więcej sfer.
Budowa zawieszenia hydropneumatycznego
Zawieszenie hydropneumatyczne wykorzystuje standardowe elementy, spotykane w każdym samochodzie. Koła są prowadzone przez standardowe wahacze, przymocowane do podwozia samochodu za pomocą tulei metalowo – gumowych i za pomocą sworzni do zwrotnic. Stosuje się w nim także standardowe łączniki stabilizatora.
Różnica polega na wyeliminowano z zawieszenia typowych elementów tłumiących i utrzymujących kontakt kół z nawierzchnią drogi, czyli amortyzatorów i sprężyn.
Zamiast nich zastosowano kolumny resorujące, czyli tłoki, pracujące w wąskim cylindrze wypełnionym olejem. Nad kolumnami resorującymi montowano najbardziej charakterystyczny element zawieszenia hydropneumatycznego, czyli metalowe sfery (kule, popularnie nazywane w Polsce gruszkami).
Jakie elementy składowe wchodzą w skład zawieszenia hydropneumatycznego? Spójrzmy na układ Hydroactive III.
• Zintegrowany blok elektrohydrauliczny zamontowany pod maską samochodu. W jego skład wchodziły takie elementy, jak pompa wysokiego ciśnienia, zbiornik oleju hydraulicznego (wykorzystywanego przez zawieszenie i układ wspomagania kierownicy), dwa elektrozawory wlotowe i dwa wylotowe (jeden wlotowy i jeden wylotowy na każdą oś), zawór bezpieczeństwa, sterownik elektroniczny połączony magistralą przesyłu danych z czujnikami.
• Cztery siłowniki hydrauliczne, zastępujące klasyczne amortyzatory.
• Cztery gazowo – olejowe akumulatory ciśnienia, zintegrowane z siłownikami hydraulicznymi. To tzw. sfery (kule, gruszki), zastępujące klasyczne sprężyny.
• Dwa czujniki prześwitu (po jednym na oś).
• Czujnik pedału gazu.
• Czujnik pedału hamulca.
• Płyn hydrauliczny o specyfikacji określonej przez producenta.
• Przewody, prowadzące i odprowadzające olej do pompy i zbiornika.
Jak działa zawieszenie hydropneumatyczne?
Po uruchomieniu kluczyka zaczyna pracować pompa wysokiego ciśnienia. Jeśli prześwit auta ma być większy, pompa pracuje szybciej, nadając płynowi większe ciśnienie. We wnętrzu akumulatorów ciśnienia (sfer, metalowych kul ) znajduje się sprężony azot. Siłownik hydrauliczny pracuje w oleju mineralnym. Gaz jest oddzielony od oleju w siłowniku specjalną membraną. Kiedy auto wjeżdża na nierówność, tłok siłownika naciska na poduszkę gazową, która zapewnia idealne tłumienie nierówności.
Serwisowanie układu zawieszenia hydropneumatycznego
Układ zawieszenia hydropneumatycznego wymaga serwisowania. Producent zalecał, aby co 5 lat wymienić w nim płyn hydrauliczny, a także skontrolować szczelność i stan wszystkich elementów. Poza tym, jak w każdym aucie, trzeba kontrolować stan i wymieniać w razie uszkodzenia wahacze i łączniki stabilizatora. Problemem dla niektórych warsztatów było odpowiednie ustawienie geometrii kół w aucie z tego rodzaju zawieszeniem.
Najczęstsze awarie zawieszenia hydropneumatycznego to wycieki płynu hydraulicznego na skutek zestarzenia się uszczelnień, uszkodzenia powypadkowe, uszkodzenia mechaniczne (zużycie) mocowań siłowników hydraulicznych, problemy z elektroniką. W przypadku awarii za nową sferę zawieszenia trzeba zapłacić od 300 do 500 zł (2000 zł za komplet) a za pompę od 1500 do 2000 zł. Niestety, komfortowe zawieszenia mają to do siebie, że ich naprawy są zazwyczaj drogie.
Michał Lisiak